Geologia de Engenharia 1 - Apostila Professor Peroni UFRGS

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Departamento de Engenharia de Minas 
Geologia de Engenharia I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Geologia de Engenharia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rodrigo Peroni 
Setembro 2008 
 
 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 2 
Índice analítico 
Geologia Geral____________________________________________________________________ 9 
Geologia Geral____________________________________________________________________ 9 
1. Origem do Universo______________________________________________________________ 9 
2. Origem do Sistema Solar__________________________________________________________ 9 
3. Estrutura da Terra _______________________________________________________________ 9 
4. Ciclo de Formação das Rochas____________________________________________________ 10 
5. Proporção das rochas na crosta ___________________________________________________ 11 
6. Tempo geológico _______________________________________________________________ 12 
6.1. Tempo (idade) Relativo ______________________________________________________ 12 
6.2. Princípios de Steno _________________________________________________________ 12 
6.3. Tempo geológico – idade absoluta _____________________________________________ 13 
6.3.1. Radioatividade _________________________________________________________ 14 
6.3.2. Meia-vida______________________________________________________________ 14 
6.3.3. Decaimento radioativo ___________________________________________________ 14 
6.3.4. Tipos principais de radiação _______________________________________________ 14 
6.3.5. Exercício sobre datação radioativa__________________________________________ 16 
6.3.6. Exercício sobre datação utilizando métodos absolutos e relativos _________________ 16 
6.4. Escala do tempo geológico ___________________________________________________ 17 
7. Evolução da Crosta _____________________________________________________________ 20 
7.1. Tipos de limite entre placas litosféricas __________________________________________ 21 
Mineralogia - Estudo dos Minerais ___________________________________________________ 22 
1. Definição. _____________________________________________________________________ 22 
2. Mineralogia - Conceitos e Definições _______________________________________________ 22 
3. Minerais e sua química __________________________________________________________ 22 
3.1. Ligações atômicas nos minerais _______________________________________________ 23 
3.1.1. Cristais com mais de um tipo de ligação _____________________________________ 23 
4. Mineralogia - Estrutura Cristalina __________________________________________________ 23 
4.1. Isotropia e anisotropia _______________________________________________________ 24 
4.2. Formas Cristalinas __________________________________________________________ 24 
4.3. Hábito Cristalino ____________________________________________________________ 25 
4.4. Elementos Geométricos dos Cristais ____________________________________________ 26 
4.5. Elementos de Simetria dos Cristais _____________________________________________ 26 
4.6. Classes e Sistemas Cristalinos ________________________________________________ 26 
4.6.1. Sistemas Cristalinos _____________________________________________________ 26 
4.7. Grau de Perfeição __________________________________________________________ 28 
4.8. Agrupamentos cristalinos _____________________________________________________ 28 
4.9. Agrupamentos paralelos _____________________________________________________ 28 
4.9.1. Maclas________________________________________________________________ 28 
4.9.2. Agrupamentos regulares de cristais de espécies diferentes ______________________ 29 
4.9.3. Agrupamentos irregulares de cristais ________________________________________ 29 
4.9.4. Imperfeições e Deformações ______________________________________________ 30 
4.9.5. Alteração ______________________________________________________________ 30 
4.9.6. Substituição____________________________________________________________ 30 
4.10. Propriedades Físicas _______________________________________________________ 30 
4.10.7. Clivagem _____________________________________________________________ 30 
4.10.8. Fratura_______________________________________________________________ 31 
4.10.9. Dureza_______________________________________________________________ 32 
4.10.10. Tenacidade __________________________________________________________ 32 
4.10.11. Peso Específico ______________________________________________________ 33 
4.11. Propriedades Óticas________________________________________________________ 34 
4.11.1. Diafaneidade __________________________________________________________ 34 
4.11.2. Brilho ________________________________________________________________ 35 
4.11.3. Cor macroscópica ______________________________________________________ 36 
4.11.4. Cor de traço __________________________________________________________ 36 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 3 
4.12. Propriedades elétricas e magnéticas ___________________________________________ 37 
4.12.1. Piezoeletricidade_______________________________________________________ 37 
4.13. Curiosidades______________________________________________________________ 37 
5. Mineralogia Descritiva ___________________________________________________________ 38 
5.1. Elementos Nativos __________________________________________________________ 39 
5.2. Sulfetos___________________________________________________________________ 40 
5.3. Sulfatos___________________________________________________________________ 40 
5.4. Óxidos e Hidróxidos _________________________________________________________ 41 
5.5. Silicatos __________________________________________________________________ 42 
5.6. Outros silicatos importantes ___________________________________________________ 43 
5.7. Halóides __________________________________________________________________ 44 
5.8. Carbonatos ________________________________________________________________ 44 
6. Aplicações em engenharia do conhecimento dos minerais (mineralogia) ___________________ 45 
6.1. O quartzo _________________________________________________________________ 46 
6.1.1. Usos _________________________________________________________________ 46 
6.1.2. Vantagem comparativa ___________________________________________________ 46 
Rochas Ígneas___________________________________________________________________ 48 
1. Definição. _____________________________________________________________________ 48 
2. Petrologia ígnea________________________________________________________________ 48 
3. O Magma _____________________________________________________________________ 49 
3.1. Constituição dos magmas ____________________________________________________ 50 
3.1.1. A solidificação do magma _________________________________________________ 52 
3.1.2. Séries de Bowen________________________________________________________ 53 
4. Variedade e características das rochas ígneas________________________________________ 53 
4.1. Classificação ______________________________________________________________ 54 
4.1.1. Quanto ao modo de ocorrência ____________________________________________ 54 
4.1.2. Composição química das rochas ___________________________________________ 54 
4.1.3. Quanto à cristalinidade ___________________________________________________ 54 
4.1.4. Quanto à forma dos minerais ______________________________________________ 54 
4.1.5. Quanto ao tamanho dos minerais___________________________________________ 55 
4.1.6. Quanto à granulação_____________________________________________________ 55 
4.1.7. Quanto ao tipo de feldspato presente________________________________________ 554.1.8. Quanto ao tipo de estrutura _______________________________________________ 55 
4.1.9. Quanto ao índice de cor __________________________________________________ 55 
5. Formação das rochas ígneas _____________________________________________________ 56 
5.1. Rochas Plutônicas __________________________________________________________ 56 
5.1.1. Características gerais das rochas principais __________________________________ 57 
5.2. Rochas hipoabissais_________________________________________________________ 58 
5.2.2. Características gerais das rochas principais __________________________________ 58 
5.3. Rochas vulcânicas __________________________________________________________ 59 
5.4. Modos de ocorrência ________________________________________________________ 59 
5.4.3. Corpos intrusivos menores ________________________________________________ 60 
5.4.4. Corpos intrusivos maiores ________________________________________________ 60 
5.5. Critérios para distinguir rochas plutônicas e vulcânicas _____________________________ 61 
5.6. Depósitos piroclásticos e tephra _______________________________________________ 61 
5.7. Estilos eruptivos ____________________________________________________________ 61 
5.7.5. Derrame, vulcanismo fissural ______________________________________________ 62 
5.7.5.1. Estrutura de um derrame típico _________________________________________ 62 
5.7.6. Vulcanismo de Erupção Central ____________________________________________ 63 
5.8. Elementos de um vulcão _____________________________________________________ 63 
6. Rochas Ígneas e a Engenharia ____________________________________________________ 64 
6.1. Construção Civil - Edificações _________________________________________________ 64 
6.1.1. Aterros________________________________________________________________ 65 
6.1.2. Estradas ______________________________________________________________ 65 
6.1.3. Túneis ________________________________________________________________ 65 
6.1.4. Barragens _____________________________________________________________ 66 
6.1.5. Fundações ____________________________________________________________ 66 
6.1.6. Taludes _______________________________________________________________ 66 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 4 
6.2. Importância na Engenharia de Minas____________________________________________ 66 
6.3. Materiais rochosos para construção ____________________________________________ 66 
6.3.1. agregados _____________________________________________________________ 66 
6.3.2. Agregados - importância__________________________________________________ 66 
6.3.2.1. Concreto hidráulico __________________________________________________ 67 
6.3.2.2. Concreto betuminoso_________________________________________________ 68 
6.3.2.3. Lastro de ferrovia____________________________________________________ 68 
6.3.2.4. Enrocamento _______________________________________________________ 69 
6.3.2.5. Filtro de barragem ___________________________________________________ 69 
6.3.2.6. Lages de revestimento _______________________________________________ 70 
6.3.3. Ensaios e análises para caracterização de rochas _____________________________ 70 
Rochas sedimentares e metamórficas ________________________________________________ 74 
1. Introdução ____________________________________________________________________ 74 
2. Tipos de intemperismo __________________________________________________________ 74 
2.1. Intemperismo Físico _________________________________________________________ 74 
2.1.1. Fenômenos Envolvidos___________________________________________________ 74 
2.1.2. Conseqüências _________________________________________________________ 74 
2.2. Intemperismo Químico _______________________________________________________ 74 
2.2.1. Fenômenos Envolvidos___________________________________________________ 75 
2.2.2. Conseqüências _________________________________________________________ 75 
2.3. Intemperismo Biológico ______________________________________________________ 75 
2.3.1. Fenômenos Envolvidos___________________________________________________ 75 
2.3.2. Conseqüências _________________________________________________________ 75 
2.4. Ordem de estabilidade dos minerais frente ao intemperismo – Série de Goldich__________ 76 
3. Tipos de Intemperismo e Relação com o Clima _______________________________________ 76 
4. Ciclo Sedimentar _______________________________________________________________ 77 
4.1. Diagênese ________________________________________________________________ 78 
4.1.1. Processos diagenéticos __________________________________________________ 78 
4.1.2. Ciclo de formação das rochas sedimentares __________________________________ 78 
4.1.3. Aspectos da Diagênese (litificação de sedimentos) _____________________________ 79 
5. Origem das rochas sedimentares.__________________________________________________ 79 
5.1. Propriedades Físicas dos Sedimentos___________________________________________ 79 
5.2. Tipos (granulometria) de sedimentos clásticos e os tipos de rochas formadas ___________ 80 
5.3. Propriedades Mineralógicas e Químicas dos Sedimentos____________________________ 80 
6. Classificação __________________________________________________________________ 80 
6.1. Granulometria dos Sedimentos ________________________________________________ 81 
6.2. Componentes das rochas sedimentares _________________________________________ 81 
6.3. Classificação geral das rochas sedimentares (baseada na origem dos sedimentos) _______ 81 
6.3.1. Rochas Sedimentares Clásticas ____________________________________________ 82 
6.3.1.1. Principais Rochas Sedimentares Clásticas________________________________ 82 
6.4. Classificação ______________________________________________________________ 82 
6.4.2. Ruditos - rochas sedimentares clásticas _____________________________________ 82 
6.4.3. Arenitos - rochas sedimentares clásticas _____________________________________ 82 
6.4.4. Lutitos - rochas sedimentares clásticas______________________________________ 83 
7. Rochas sedimentares não clásticas ________________________________________________ 83 
7.1. Sedimentares químicas ______________________________________________________ 83 
7.1.1. Depósitos silicosos ______________________________________________________ 83 
7.1.2. Depósitos carbonatados __________________________________________________ 84 
7.1.3. Depósitos ferruginosos ___________________________________________________ 84 
7.1.4. Depósitos evaporíticos ___________________________________________________ 84 
7.2. Sedimentares organogênicas__________________________________________________ 84 
8. Classificação dos depósitos de origem orgânica: ______________________________________ 84 
8.1. Rochas Carbonatadas _______________________________________________________ 84 
8.1.1. Calcários ______________________________________________________________ 84 
8.2. Sedimentares Residuais______________________________________________________ 85 
Estruturas sedimentares ___________________________________________________________ 86 
9. Transporte e deposição em relação às estruturas sedimentares. _________________________ 86 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 5 
9.1. Estratos __________________________________________________________________ 86 
9.2. Camadas _________________________________________________________________ 86 
10. Transporte e Deposição de Sedimentos ____________________________________________ 87 
10.1. Tipos de fluxo de acordo com a velocidade______________________________________ 87 
10.1.1. Fluxo laminar__________________________________________________________ 87 
10.1.2. Fluxo turbulento _______________________________________________________ 87 
10.2. Tipos de fluxo de acordo com o agente transportador______________________________87 
10.2.1. Fluxo aquoso__________________________________________________________ 87 
10.2.2. Fluxo gravitacional _____________________________________________________ 88 
11. Ambientes Deposicionais _______________________________________________________ 88 
12. Ambientes Terrestres a Transicionais ______________________________________________ 88 
13. Classificação de depósitos ______________________________________________________ 89 
13.1. Depósitos de talus _________________________________________________________ 89 
13.2. Depósitos de colúvio _______________________________________________________ 89 
13.3. Depósitos de aluvião _______________________________________________________ 89 
14. Depósitos de interesse em rochas sedimentares _____________________________________ 90 
14.1. Aqüíferos ________________________________________________________________ 90 
14.2. Depósitos de Petróleo e Gás Natural___________________________________________ 90 
14.2.1. Tipos de Depósitos _____________________________________________________ 90 
14.3. Depósitos de Carvão Mineral _________________________________________________ 91 
Identificação macroscópica de rochas sedimentares _____________________________________ 92 
15. Descrição macroscópica de rochas sedimentares clásticas _____________________________ 92 
16. Classificação _________________________________________________________________ 92 
16.1. Passo um ________________________________________________________________ 93 
16.2. Passo dois _______________________________________________________________ 94 
16.3. Passo três________________________________________________________________ 95 
16.3.1. Distribuição do tamanho de grão __________________________________________ 96 
16.3.2. Siliciclastos: Forma do grão ______________________________________________ 96 
16.3.3. Textura da superfície ___________________________________________________ 97 
16.3.4. Arredondamento _______________________________________________________ 97 
16.3.5. Forma _______________________________________________________________ 97 
16.4. Passo quatro _____________________________________________________________ 98 
16.5. Passo cinco ______________________________________________________________ 98 
16.6. Passo seis _______________________________________________________________ 98 
Rochas metamórficas. _____________________________________________________________ 99 
17. Metamorfismo - Tipos __________________________________________________________ 99 
17.1. Metamorfismo Regional _____________________________________________________ 99 
17.2. Metamorfismo de Contato __________________________________________________ 100 
17.3. Metamorfismo Dinâmico (Cataclástico) ________________________________________ 101 
17.4. Metamorfismo de Soterramento______________________________________________ 101 
17.5. Metamorfismo de Fundo Oceânico ___________________________________________ 102 
17.6. Metamorfismo de Impacto __________________________________________________ 102 
17.7. Hidrotermalismo __________________________________________________________ 103 
18. Metamorfismo e Obras de Engenharia ____________________________________________ 104 
Identificação macroscópica de rochas Metamórficas.____________________________________ 104 
Geologia física __________________________________________________________________ 105 
Fraturas _______________________________________________________________________ 105 
19. Definição.___________________________________________________________________ 105 
19.1. Tecnologia ______________________________________________________________ 105 
19.2. Juntas ou diáclases _______________________________________________________ 106 
19.2.1. Classificação (genética) das juntas _______________________________________ 106 
19.3. Falhas__________________________________________________________________ 106 
19.3.2. Classificação _________________________________________________________ 106 
19.3.3. Falhas x profundidade x litologias_________________________________________ 107 
19.4. Lineações e Foliações _____________________________________________________ 108 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 6 
20. Fraturas e Obras de Engenharia _________________________________________________ 108 
20.1. Túneis (interceptados por falhas)_____________________________________________ 108 
20.2. Fundações ______________________________________________________________ 109 
20.3. Barragens _______________________________________________________________ 109 
20.4. Estradas ________________________________________________________________ 109 
20.5. Fraturas e Engenharia de Minas _____________________________________________ 109 
21. Dobras _____________________________________________________________________ 109 
21.1. Terminologia_____________________________________________________________ 109 
21.2. RESUMO _______________________________________________________________ 109 
21.3. Elementos geométricos principais das dobras___________________________________ 110 
21.4. Classificação ____________________________________________________________ 110 
21.5. Mecanismos de dobramento ________________________________________________ 112 
21.6. Dobras X Fraturas ________________________________________________________ 112 
22. Dobras e Obras de Engenharia__________________________________________________ 113 
22.1. Túneis__________________________________________________________________ 113 
22.2. Fundações ______________________________________________________________ 113 
22.3. Barragens _______________________________________________________________ 113 
22.4. Estradas ________________________________________________________________ 113 
22.5. Dobras e Engenharia de Minas ______________________________________________ 113 
Águas_________________________________________________________________________ 114 
Águas superficiais _______________________________________________________________ 114 
23. Origem da Água______________________________________________________________ 114 
24. Movimento da Água no Sistema Terra (Ciclo Hidrológico) _____________________________ 114 
25. Rios – Sistemas de Drenagem __________________________________________________ 115 
25.1. Padrões de drenagem _____________________________________________________ 115 
25.2. Fases dos Rios___________________________________________________________ 116 
25.3. Comportamento das drenagens em relação ao substrato__________________________ 116 
26. Rios – Sistemas de Drenagem – Morfologia dos canais_______________________________ 117 
26.1. Padrões de drenagem _____________________________________________________ 117 
27. Rios – Processos Fluviais (Erosão, Transporte) _____________________________________ 117 
27.1. Rios – Processos Fluviais (Deposição) ________________________________________ 118 
27.2. Leques Aluviais e Deltáicos _________________________________________________ 118 
27.3. Rios – Processos Fluviais (Modelos Deposicionais) ______________________________ 118 
27.3.1. Sistema de leques aluviais ______________________________________________ 118 
27.3.1.1. Sistema fluvial entrelaçado __________________________________________ 118 
27.3.1.2. Sistema fluvial meandrante __________________________________________ 118 
27.3.1.3. Sistema fluvial anastomosado________________________________________ 119 
27.4. Rios e Engenharia ________________________________________________________ 119 
27.4.2. Fundações de pontes __________________________________________________ 119 
27.4.3. Locação de pontes e captação de água____________________________________ 120 
27.4.4. Planícies aluviais______________________________________________________ 120 
27.4.5. Rios e Mineração _____________________________________________________ 120 
Águas Subterrâneas _____________________________________________________________121 
28. Definição.___________________________________________________________________ 121 
28.1. Infiltração e Recarga ______________________________________________________ 122 
28.2. Porosidade ______________________________________________________________ 122 
28.3. Permeabilidade___________________________________________________________ 122 
29. Aqüíferos ___________________________________________________________________ 123 
29.1. Aqüíferos livres, suspensos e confinados ______________________________________ 123 
30. Ação geológica da água subterrânea _____________________________________________ 125 
30.1. Escorregamentos de encostas_______________________________________________ 125 
30.2. Boçorocas (Voçorocas) ____________________________________________________ 126 
30.3. Carstes _________________________________________________________________ 126 
31. Recursos Hídricos ____________________________________________________________ 126 
31.1. Demanda mundial de água e suprimento ______________________________________ 126 
31.2. Causas antrópicas da poluição de aqüíferos ____________________________________ 127 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 7 
32. Proteção de aqüíferos _________________________________________________________ 128 
 
Lista de figuras. 
Figura 1 – Modelo conceitual da estrutura terrestre. ........................................................................................... 10 
Figura 2 – Ciclo de formação das rochas............................................................................................................. 11 
Figura 3 – Proporção dos elementos na Terra. .................................................................................................... 11 
Figura 4 – Superposição de camadas estratigráficas e os fósseis indicadores de idade geológica de formação 
das rochas ............................................................................................................................................................. 13 
Figura 5 – Idade geológica e coexistência de fósseis em determinados períodos de evolução. ........................... 13 
Figura 6 – Identificação da ordem cronológica dos estratos. .............................................................................. 13 
Figura 7 – Equação fundamental da cronologia. ................................................................................................. 14 
Figura 8 – Tipos de emissão radioativa................................................................................................................ 15 
Figura 9 – Exemplo de ocorrência geológica e datação relativa. ........................................................................ 17 
Figura 10 – Esquema da geração de assoalho oceânico. ..................................................................................... 20 
Figura 11 – Zona de encontro de placas com a subducção da placa oceânica sob a placa continental. ............. 20 
Figura 12 – Distribuição geográfica das placas tectônicas na Terra................................................................... 21 
Figura 13 – Formas cristalinas............................................................................................................................. 25 
Figura 14 – Maclas ............................................................................................................................................... 29 
Figura 15 – Clivagem............................................................................................................................................ 31 
Figura 16 – Escala Mohs, com o aspecto dos minerais. ....................................................................................... 32 
Figura 17 – Cor do mineral e respectiva cor de traço ......................................................................................... 37 
Figura 18 – Ciclo das rochas e formação das rochas ígneas. .............................................................................. 48 
Figura 19 – Escala de estudo dos minerais, rochas e corpos rochosos................................................................ 48 
Figura 20 – Zonas de atividade vulcânica e tipos de magma formados. .............................................................. 50 
Figura 21 – Classificação das rochas segundo composição química (SiO2). ....................................................... 51 
Figura 22 – Gráfico pressão x temperatura e proporção de minerais fundidos e cristalizados........................... 51 
Figura 23 – Séries de Bowen................................................................................................................................. 53 
Figura 24 – Cristalização fracionada. .................................................................................................................. 53 
Figura 25 – Gráfico para identificação de rochas a partir do índice de cor........................................................ 56 
Figura 26 – Formas de ocorrência das rochas ígneas.......................................................................................... 60 
Figura 27 – Seção típica de um derrame basáltico............................................................................................... 63 
Figura 28 – Seção de uma sucessão de derrames, formando a “escada” morfológica do derrame. ................... 63 
Figura 29 – Modelo teórico de um vulcão. ........................................................................................................... 64 
Figura 30 – Características de túneis em zonas de diaclasamento vertical e horizontal. .................................... 65 
Figura 31 – Seção de típica de um pavimento betuminoso. .................................................................................. 68 
Figura 32 – Seção típica de uma via férrea. ......................................................................................................... 69 
Figura 33 – Muros de arrimo com blocos e com gabiões. .................................................................................... 69 
Figura 34 – Ensaio de abrasão Los Angeles......................................................................................................... 71 
Figura 35 – Ensaio de esmagamento. ................................................................................................................... 71 
Figura 36 – Aparelho de Treton. Figura 37 – Ensaio de impacto em placas de rocha.
............................................................................................................................................................................... 71 
Figura 38 – Ensaio de flexão por carregamento em três pontos. ......................................................................... 72 
Figura 39 – Quadro resumo dos tipos de intemperismo, agentes e rochas........................................................... 75 
Figura 40 – Gráfico da influência do clima sobre tipo e a intensidade do intemperismo. .................................. 77 
Figura 41 – Ciclo de formação das rochas........................................................................................................... 78 
Figura 42 - Grau de seleção e forma dos gãos. .................................................................................................... 80 
Figura 43 – Granulometria de sedimentos clásticos e tipos de rochas formadas................................................. 80 
Figura 44 – Componentes deposicionais de um agregado sedimentar. ................................................................ 81 
Figura 45 – Estratificação cruzada em rocha sedimentar. ................................................................................... 86 
Figura 46 – Ambientes deposicionais terrestres a transicionais...........................................................................88 
Figura 47 – Deposição sedimentar em sucessão de ambientes deposicionais, continental a transicional........... 89 
Figura 48 – Relação da velocidade do fluxo aquoso com tamanho de grãos depositados. .................................. 90 
Figura 49 – Tipos de depósitos de petróleo e gás natural. Estruturais (A e B) e estratigráficos (C e D). ........... 91 
Figura 50 - Geração de Carvão - Aspectos Geológicos - Vista Geral.................................................................. 91 
Figura 51 - Estrutura granular das rochas sedimentares. .................................................................................... 92 
Figura 52 - Tipos (granulometria) de sedimentos clásticos e os tipos de rochas formadas ................................. 93 
Figura 53 – Gráfico triangular de classificação proporcional do tipo de sedimento constituinte da rocha 
sedimentar. ............................................................................................................................................................ 94 
Figura 54 - Classificação modificada de Dott (Gilbert) de Wackes. .................................................................... 94 
Figura 55 - Classificação modificada de Dott (Gilbert) de arenitos. ................................................................... 95 
Figura 56-Histograma da distribuição do tamanho de grão. ............................................................................... 96 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 8 
Figura 57 – Raio de curvatura médio dos cantos. ................................................................................................ 97 
Figura 58 – Graus de arredondamento................................................................................................................. 97 
Figura 59 – Metamorfismo regional. .................................................................................................................. 100 
Figura 60 – Metamorfismo de contato. ............................................................................................................... 100 
Figura 61 – Metamorfismo dinâmico ou cataclástico......................................................................................... 101 
Figura 62 – Metamorfismo de soterramento....................................................................................................... 101 
Figura 63 – Metamorfismo de fundo oceânico.................................................................................................... 102 
Figura 64 – Metamorfismo de impacto. .............................................................................................................. 103 
Figura 65 – Metamorfismo hidrotermal.............................................................................................................. 103 
Figura 66 – Elementos geométricos de falha. ..................................................................................................... 105 
Figura 67 – (a) falha normal, (b) falha inversa, (c) falha transcorrente, (d) falha oblíqua. .............................. 107 
Figura 68 – Dobras: (a) anticlinal, (b) sinclinal. ............................................................................................... 110 
Figura 69 – Esquema de uma dobra sinclinal e anticlinal. Seqüência estratigráfica das camadas: (1) mais 
antiga, (2) intermediária, (3) mais nova. (a) sequencia normal e (b) invertida.................................................. 110 
Figura 70 – Representação dos elementos geométricos de uma dobra, (Sa)- Superfície axial; (Lc) – Linha de 
charneira; (Li)- Linha de inflexão, (Zc)- Zona de charneira e (Fl)- Flanco....................................................... 111 
Figura 71 - Classificação das dobras. ................................................................................................................ 112 
Figura 72 – Dobras: a) Fluxo flexural, b) Escorregamento flexural, c) Intercalação de fluxo flexural de camada 
competente (P) e incompetente (Q). .................................................................................................................... 113 
Figura 73 – Ciclo hidrológico............................................................................................................................. 114 
Figura 74 – Ordenamento de drenagem. ............................................................................................................ 115 
Figura 75 – Padrões de drenagem...................................................................................................................... 115 
Figura 76 – Padrões de drenagem...................................................................................................................... 116 
Figura 77 – Padrões de drenagem...................................................................................................................... 116 
Figura 78 – Padrões de canais fluviais............................................................................................................... 117 
Figura 79 – Bloco-diagrama com as principais feições constituintes de um rio meandrante. (1) canal fluvial, (2) 
barra de pontal, (3) dique marginal, (4) deposito de rompimento de dique, (5) meandro abandonado, (6) atalho 
em corredeira, (7) atalho em colo, (8) planície de inundação, (9) bacia de inundação. .................................... 119 
Figura 80 – Bloco–diagrama com as principais feições constituintes de um rio anastomosado. (1) turfeira, (2) 
pântano, (4) dique marginal, (5) depósito de rompimento, (6) canal fluvial, (7) cascalho, (8) areia, (9) turfa, 
(10) lama. ............................................................................................................................................................ 119 
Figura 81 – Regra de cálculo da profundidade de fundações. ........................................................................... 120 
Figura 82 – Distribuição de água no subsolo. .................................................................................................... 121 
Figura 83 Rio efluente e influente respectivamente, da esquerda para direita................................................... 122 
Figura 84 – Tipos de afloramento de água. ........................................................................................................ 123 
Figura 85 – Aqüíferos livres e suspensos. ........................................................................................................... 123 
Figura 86 – (A) aqüífero confinado, (B) superfície potenciométrica e (C)nível de recarga. .............................. 124 
Figura 87 – Cone de depressão........................................................................................................................... 125 
Figura 88 – Escorregamento de encosta............................................................................................................. 125 
Figura 89 – Morfologias de sulcos e boçorocas. ................................................................................................ 126 
Figura 90 – Componentes principais do sistema cárstico. ................................................................................. 126 
Figura 91 – (a) Contaminação da água subterrânea por fossas sépticas e (b) pela atividade industrial. ......... 127 
Figura 92 – (a) contaminação pela deposição incorreta de resíduos sólidos, pelas perdas da rede de esgoto e (b) 
provocada pela aplicação de fertilizantes e agrotóxicos. ................................................................................... 128 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 9 
Geologia Geral 
1. ORIGEM DO UNIVERSO 
O início explosivo do nosso universo marca os primórdios dos tempos que conseguimos provar 
com as teorias físicas atuais. O que a teoria nos mostra é quede um estado inicial, no qual matéria e 
radiação se agrupavam em uma forma extremamente densa e quente, o universo expande e a 
matéria esfria. Nesse dado tempo, as quatro forças fundamentais da natureza – gravidade, 
eletromagnetismo, forças nucleares fortes e fracas estiveram unificadas. A evolução do universo 
inicial não é perfeitamente compreendida, mas é sabido que ao final do primeiro segundo de tempo 
os blocos fundamentais da matéria foram formados. Ao final dos primeiros três minutos, hélio e outros 
átomos de núcleo leve foram formados, mas durante um período bastante longo as temperaturas 
permaneceram muito elevadas para a formação dos outros átomos. Ao redor de um milhão de anos 
após o evento inicial e original que foi denominado Big-Bang, núcleos e elétrons encontravam-se a 
temperaturas baixas suficientes para formar os outros átomos. Mas o universo ainda não tinha a 
aparência atual até que pequenas perturbações na distribuição da matéria foram capazes de 
condensar e formar as estrelas e galáxias tais como as conhecemos hoje. 
2. ORIGEM DO SISTEMA SOLAR 
Na criação dos planetas do nosso sistema solar foi semelhante a de muitos outros sóis 
Inicialmente uma nuvem de gás composta essencialmente por átomos de núcleo leve (H e He, outros 
elementos em proporções menores) formaram uma nuvem tênue e turbulenta de gás cósmico e 
lentamente por processos de aproximação (gravidade) auxiliados por aumento de temperatura e 
elevação da densidade iniciando a fusão de H e He e geração de outros elementos mais pesados e 
dessa fusão dos elementos nasce o sol há aproximadamente 6 bilhões de anos atrás. 
Estima-se que o sistema solar possui cerca de 4,6 bilhões de anos e formou-se a partir do 
resfriamento progressivo do sol. Com o resfriamento gradativo, parte do gás incandescente 
condensou-se em partículas sólidas dando início ao processo de acreção mediante colisões entre 
partículas guiadas pela atração gravitacional, sendo que os planetas foram inicialmente formados por 
condensação da porção externa dessa nuvem de gás. Os planetas mais próximos do Sol são 
chamados também de planetas terrestres e são formados essencialmente por material que condensa 
em altas temperaturas. (Fe, Ni, silicatos, óxidos). São eles: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte. Já os 
planetas formados mais distantes ou não terrestres são formados por material que condensa em 
baixa temp. (gelo, metano, amônia). São eles: júpiter, saturno, urano, netuno, plutão. 
3. ESTRUTURA DA TERRA 
O planeta Terra é composto por três camadas principais, o núcleo que é a camada mais densa 
das três, é uma massa esférica composta em sua maioria por ferro e em proporções menores níquel 
e alguns outros elementos. O manto que é uma estrutura rochosa espessa que envolve o núcleo, 
densidade intermediária entre o núcleo e a camada externa. E a crosta é uma estrutura rochosa que 
envolve o manto e é a menos densa de todas as camadas. O núcleo e o manto são 
aproximadamente constantes em termos de espessura e densidade, porém a crosta é bastante 
variável. 
A maior parte do interior da terra é inacessível às observações diretas, de modo que é 
necessário recorrer a métodos indiretos. A sismologia revela que a estrutura interna da terra consiste 
de uma série de camadas que compõem a crosta o manto e o núcleo. A partir das propriedades 
físicas e com o apoio de experimentos que simulam as condições de temperatura e pressão da terra 
é possível inferir as composições mineralógicas das camadas presentes. Entre as camadas existem 
descontinuidades, algumas dessas descontinuidades São bastante marcantes e são freqüentemente 
citadas. A primeira descontinuidade detectada na Terra foi o limite crosta-manto (MOHO) que se 
encontra a profundidades variáveis (5 a 10 km nas áreas oceânicas e a 30-80 km nos continentes). A 
segunda descontinuidade em importância delimita o contato manto-núcleo, chamada de 
descontinuidade de Guttenberg está situada a 2900 km de profundidade. Os aumentos de densidade 
e velocidade ao atravessar a descontinuidade de Guttenberg são muitos grandes e deixam poucas 
dúvidas a respeito da composição de uma liga metálica de ferro-níquel. O manto forma 83% do 
volume da Terra. Com o desenvolvimento da rede sismográfica mundial e dos métodos de 
observação e análise foram encontradas novas interfaces e zonas de transição, mostrando que a 
crosta, o manto e o núcleo são domínios heterogêneos. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 10 
Dentro das camadas principais, ainda podemos discretizar outras estruturas segundo 
diferenças de propriedades físicas: 
i. Núcleo interno (sólido) 
ii. Núcleo externo (líquido) 
iii. Mesosfera (manto inferior, resistente a deformações) 2900 - 350 km 
iv. Astenosfera (manto superior, não resistente) 350 - 100 km 
v. Litosfera (crosta oceânica e continental) 
A crosta continental apresenta espessura variável (30-40 km nos crátons) até 60-80 km nas 
cadeias montanhosas. A descontinuidade de CONRAD assinala a interface entre a crosta superior e a 
crosta inferior. Ao descer através da crosta e do topo do manto superior passamos de uma parte 
rígida para uma parte plástica. A parte rígida que inclui a crosta e uma parte do manto é denominada 
de litosfera, enquanto que a parte plástica é denominada de astenosfera. Na mesosfera, em função 
de sua alta temperatura, o que poderia torná-la mais plástica, está submetida a uma pressão mais 
elevada e que na verdade a torna sólida. O núcleo externo apresenta-se líquido ao passo que o 
núcleo interno é sólido. 
crosta (litosfera)
manto superior (astenosfera)
manto inferior (mesosfera)
núcleo externo
núcleo interno
 
Figura 1 – Modelo conceitual da estrutura terrestre. 
 
Tabela 1 – Características das estruturas que compõem a Terra. 
PROFUNDIDADE DENOMINAÇÃO DAS CAMADAS CONSTITUIÇÃO LITOLÓGICADENSIDADE TEMPERATURA
0 Km Crosta superior SIAL - Granodiorito 2,7 g/cm3 800 oC
Descontinuidade de Conrad
35 Km Crosta inferior SIMA - Gabro 3,0 g/cm3 1.000 oC
Descontinuidade de Mohorovicic
200 Km Manto externo Peridotito 3,3 g/cm3
900 Km Manto médio Peridotito c/Fe e S
2.900 Km Manto interno Similar aos meteoritos 5,5 g/cm3 2.000 oC
Descontinuidade de Wiechert-Gutenberg
5.100 Km Núcleo externo NIFE - Similar aos sideritos 9-11 g/cm3 3.000 oC
6.370 Km Núcleo interno NIFE - Similar aos sideritos 12-14 g/cm3 5.000 oC
 
4. CICLO DE FORMAÇÃO DAS ROCHAS 
Por definição rochas são produtos consolidados, resultantes da união natural de minerais. 
Diferente dos sedimentos (ex. areia da praia) as rochas têm seus grãos ou cristais bem unidos e 
consolidados. Dependendo do processo de formação, a coesão dos grãos constituintes varia, 
resultando em rochas brandas e rochas duras. 
Por estrutura da rocha denomina-se o aspecto geral externo do agrupamento de minerais que 
a constitui. A estrutura pode ser maciça, com cavidades, orientado ou não, já a textura se revela por 
meio da observação mais detalhada do tamanho, forma e relacionamento entre os cristais ou grãos 
constituintes da rocha. 
Classificar as rochas significa usar critérios que permitam agrupá-las segundo características 
semelhantes. Uma das principais classificações é a genética, em que as rochas são agrupadas de 
acordo com seu modo de formação na natureza. Sob esse aspecto as rochas se dividem em três 
grandes grupos: 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 11 
Rochas ígneas ou magmáticas – resultantes do resfriamento e consolidação de material 
rochoso fundido (chamado magma) intrusiva/extrusiva; 
Rochas sedimentares – uma parte das rochas sedimentares é formada a partir da compactação 
e/ou cimentação de fragmentos produzidos pela ação do intemperismo e pedogênese sobre uma 
rocha pré-existente (chamada de protólito); 
Rochas metamórficas – resultam da transformação de uma rocha pré-existente (protólito) no 
estadosólido. O processo de transformação se dá por aumento de pressão e/ou temperatura sobre a 
rocha pré-existente, sem que o ponto de fusão de seus minerais constituintes seja atingido. 
 
 
Figura 2 – Ciclo de formação das rochas. 
5. PROPORÇÃO DAS ROCHAS NA CROSTA 
TIPO DE ROCHA PROPORÇÃO EXISTENTE CARACTERÍSTICAS
Andesitos 0,10% Feldspatos, anfibólios ou piroxênios
Sedimentos 6,20% Quartzo e demais minerais da origem
Dioritos 9,50% Plagioclásios, anfibólios, piroxênios ou biotita
Granodioritos 38,30% Feldspato, ortoclásio, quartzo, plagioclásio, micas
Basaltos 45,80% Plagioclásio, piroxênio e impurezas
Fonte: Poldervaart, A
Tabela 04 - Constituição Litológica da Crosta Terrestre
TIPO DE ROCHA RELAÇÃO SEGUNDO VOLUME RELAÇÃO SEGUNDO ÁREA
Rochas Ígneas 95,0% 25,0%
Sedimentos 5,0% 75,0%
 
 
 
Figura 3 – Proporção dos elementos na Terra. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 12 
6. TEMPO GEOLÓGICO 
Quando falamos de tempo, a grande maioria de nós pensa em horas, dias ou anos. O conceito 
de tempo é sempre associado ao tempo individual ou pessoal. Quando falamos da evolução do 
homem (ou da evolução, em geral), é necessário comutar engrenagens em pensar o tempo em 
termos de centenas, milhares ou mesmo milhões de anos, o que pode parecer difícil a princípio. 
No campo das ciências, um conceito diferente de tempo, conhecido como tempo geológico, é 
necessário para nos situarmos em termos de história da Terra. O tempo geológico é absolutamente 
essencial no campo da paleoantropologia. O tempo geológico cobre a história da Terra, desde sua 
formação inicial até o presente. Ele estabelece os diferentes períodos e eras em uma seqüência em 
termos cronológicos e de sua duração. O tempo geológico coloca a evolução humana e da Terra em 
um contexto no qual podemos correlacioná-las a outros eventos, como as mudanças climáticas ou 
eventos de extinção em massa. Mais importante, nos permite concluir que os humanos modernos e 
nossos ancestrais existiram por um período muito curto de tempo, se comparado à longa história da 
vida no nosso planeta. 
6.1. TEMPO (IDADE) RELATIVO 
É obtido pelo estudo da superposição estratigráfica e idade relativa dos estratos (lei da 
horizontalidade original), e ainda, pelo conteúdo fóssil e por correlações estratigráficas (determinação 
de idades crono-estratigráficas de uma sucessão de estratos encontrados em lugares diferentes, 
conteúdo fóssil, caracterização litológica, estruturas primárias e secundárias...). 
6.2. PRINCÍPIOS DE STENO 
Apesar de simples esses princípios são fundamentais na análise geológica das relações 
temporais e espaciais entre os corpos rochosos. 
Superposição: sedimentos se depositam em camadas, as mais velhas na base e as mais novas 
sucessivamente acima. Pelo princípio da superposição podemos ordenar cronologicamente estratos 
não perturbados, e uma vez conhecida essa ordem reconhecer situações que tenham sido invertidas 
por processos tectônicos. 
Horizontalidade original: depósitos sedimentares se acumulam em camadas sucessivas 
dispostas de modo horizontal. Ao encontrarmos estratos inclinados podemos inferir, pelo princípio da 
horizontalidade original, que o pacote sofreu deformação posterior. 
Continuidade lateral: camadas sedimentares são contínuas, estendendo-se até as margens da 
bacia de acumulação, ou se afinam lateralmente. Usando esse princípio podemos reconstituir a 
posição litológica de uma camada erodida através da conexão dos seus vestígios. 
Contudo a aplicação indiscriminada desses princípios pode conduzir a interpretações 
equivocadas. Ex. derrame é diferente de sill, energia do meio – estratificação cruzada, deposição 
sobre superfícies inclinadas, comumente sedimentos cedem lugar a outros sedimentos de maneira 
gradativa (fácies sedimentar) 
É possível estabelecer uma correlação fossilífera ou bioestratigráfica entre faunas e floras 
iguais, mesmo que contidas em litologias diferentes. Mas por que a sucessão biótica permitiu essa 
subdivisão tão notável do registro sedimentar e do tempo geológico? Por conta dos mecanismos da 
evolução biológica e pelo grau de preservação dos organismos que já habitavam o nosso planeta. 
Qualquer vantagem evolutiva vantajosa tende a ser explorada rápida e intensamente, produzindo um 
surto de novas formas e a invasão de novos nichos ecológicos. Por outro lado quando os 
descendentes se tornam tão especializados que perdem a capacidade de se adaptar às mudanças 
ambientais, se extinguindo rapidamente também. Evidentemente a definição de novos sistemas e 
períodos só podia ser feita em rochas contendo fósseis facilmente identificáveis. Portanto de 550 MA 
para cá foram definidos, o período pré-cambriano não foi determinado a princípio. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 13 
 
Figura 4 – Superposição de camadas estratigráficas e os fósseis indicadores de idade geológica de formação das 
rochas 
 
Figura 5 – Idade geológica e coexistência de fósseis em determinados períodos de evolução. 
O esquema ilustra como feições sedimentares podem indicar se os estratos são normais, 
verticais ou invertidos como conseqüência de deformação tectônica. 
 
Figura 6 – Identificação da ordem cronológica dos estratos. 
Fonte TEIXEIRA et al, 2000. 
6.3. TEMPO GEOLÓGICO – IDADE ABSOLUTA 
É medido com base na radioatividade natural de certos elementos que tem variável n° de 
nêutrons e mesmo n° atômico (prótons), ou seja, tem variável n° de massa (prótons + nêutrons); são 
denominados isótopos, ex. 12C, 13C, 14C. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 14 
6.3.1. RADIOATIVIDADE 
Henri Bequerel estudando sais fluorescentes descobriu o fenômeno da radioatividade ao deixar 
sais de U e K próximo a placas fotográficas em sala escura. Na revelação dessas placas, elas 
pareciam ter sido expostas à luz. Constatou então que as radiações provinham dos sais. 
Radioisótopos: são isótopos instáveis que se modificam para núcleos mais estáveis pela emissão de 
energia (radiação), são, portanto, radioativos. 
6.3.2. MEIA-VIDA 
É o tempo necessário para que metade do núcleo de um radioisótopo sofra decaimento 
radioativo. 
Após 1 meia-vida = metade do isótopo radioativo original permanece; 
Após 2 meias-vida = 1/4 do isótopo original permanece, e assim por diante. 
Os minerais e as rochas, assim como toda a matéria do nosso planeta é constituída por 
elementos químicos que por sua vez são formados por átomos. O núcleo de um átomo é composto 
por prótons e nêutrons e é rodeado por uma nuvem de elétrons. O número de prótons determina o 
número atômico (Z) do elemento químico e suas propriedades características. De tal forma que uma 
mudança no número de prótons forma um novo elemento químico com diferente estrutura atômica e 
diferente propriedades físicas e químicas. A soma do número de prótons e nêutrons determina o 
número de massa (A). Elementos com o mesmo número de massa são denominados isótopos. A 
grande maioria dos isótopos é estável, mas outros (C14) são instáveis. Os isótopos instáveis 
(radioativos) são importantes na geologia uma vez que podem ser usados para determinar idades 
absolutas de formação de minerais e rochas. 
6.3.3. DECAIMENTO RADIOATIVO 
É o processo no qual o núcleo de um átomo emite uma partícula alfa, beta, ou gama. A 
obtenção da idade de minerais e rochas é feita utilizando-se a equação fundamental da 
geocronologia. 
.)2ln ( pai-elemento do çãodesintegra de constante
sistema) do (idade isotrópico sitema do fechamento o desde decorrido tempot
amostra na hoje medido filho)-(elemento oradiogênic isótopo do átomos de número F
sistema do fechamento do momento no radioativo isótopo do inicial quantidadeN
amostra na hoje medido pai)-(elemento radiotivo isótopo do átomos de númeroN
:1ln1
ln1
.
0
0
0
0
τ
λλ
λ
λ
λ
==
=
=
=
=











+=
+=





=
=
−
onde
N
F
t
entãoFNNse
N
N
t
eNN t
 
Figura 7 – Equação fundamental da cronologia. 
Decaimento radioativo é uma reação espontânea que ocorre no núcleo do átomo instável que 
se transforma em outro estável. O elemento com núcleo atômico instável é conhecido como elemento 
pai, o novo elemento formado com núcleo estável é denominado elemento filho (ou radiogênico). O 
processo de decaimento pode ocorrer de três formas distintas, mas todas resultando em mudanças 
da estrutura atômica. 
Durante o decaimento radioativo cada elemento pai leva um determinado tempo para se 
transformar em um elemento filho. As taxas de decaimento (constantes de desintegração) não são 
afetadas por mudanças físicas ou químicas do ambiente, assegurando que a taxa de decaimento de 
um isótopo é independente de processos geológicos. 
6.3.4. TIPOS PRINCIPAIS DE RADIAÇÃO 
Radiação alfa: partículas alfa são fragmentos do núcleo original e consistem em 2 prótons e 2 
nêutrons. Sua energia é passível de discretização e com isso o isótopo emissor pode ser identificado. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 15 
Como essas partículas têm carga e massa, são facilmente absorvidos e dissipados em poucos 
centímetros de ar. 
Radiação beta: partículas beta são similares a elétrons e, portanto, carregadas com carga 
negativa. São menos absorvidas pela atmosfera e viajam até cerca de 1 m no ar. 
Radiação gama: são fótons de energia que, por não possuírem carga e massa, tem um grande 
poder de penetração na atmosfera (centenas de metros no ar e até 30 cm em rocha). Como não 
possuem carga, não são desviados por campos elétricos ou magnéticos e exibem todas as 
características de uma onda eletromagnética (raios X de curto comprimento de onda). Ao emitir 
partículas alfa ou beta o núcleo fica excitado e para retornar a seu estado normal, emite partículas 
gama, que é uma energia puramente eletromagnética. 
 
Figura 8 – Tipos de emissão radioativa. 
Fonte TEIXEIRA et al, 2000. 
As fontes de radiação natural podem ser divididas em 3 grupos: 
i. 238U, 235U, 232Th e 40K, os quais foram gerados na criação do universo e tem meias-vida 
da mesma ordem de grandeza da idade da Terra, 
ii. Isótopos radioativos que são produtos-filho do decaimento dos isótopos do grupo 1, 
iii. Isótopos criados por causa externa, como as interações de raios cósmicos com a atmosfera, 
ex. 14C, tem meia-vida, curta e é continuamente gerado por bombardeio de radiação cósmica 
sobre núcleos de N da atmosfera (nêutron→14C →14N). 
Com a utilização dos métodos de datação radiométrica pode-se determinar a idade das rochas 
ígneas e do metamorfismo. As rochas sedimentares são datadas com idades relativas e conteúdo 
fóssil. 
Elemento 
radioativo 
Sistema de 
decaimento 
Elemento 
radiogênico 
Meia vida do 
elemento 
radioativo 
Tempo de 
datação efetivo 
Minerais e outros materiais 
que podem ser datados 
Urânio 238 Decaimento alfa 
e beta 
Chumbo 206 4,5 bilhões de 
anos 
10 MA a 4,6 BA Zircão e uraninita 
Potássio 40 Captura beta 
Decaimento beta 
Argônio 40 
Cálcio 40 
1,3 bilhões de 
anos 
50000 a 4,6 BA Muscovita, biotita, hornblenda 
e todas as rochas vulcânicas 
Rubídio 87 Decaimento beta Estrôncio 87 47 BA 10 MA a 4,6 BA Muscovita, biotita, feldspato 
potássico e todas as rochas 
metamóficas e ígneas 
Carbono 14 Decaimento beta Nitrogênio 14 5730+/- 30 anos 100 a 70000 Madeira, carvão vegetal e 
outros materiais derivados de 
vegetais, tecidos, ossos e 
outros matérias derivados de 
animais, conchas, água 
subterrânea... 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 16 
 
6.3.5. EXERCÍCIO SOBRE DATAÇÃO RADIOATIVA 
A análise espectrométrica dos átomos de potássio e argônio de uma amostra de rochas da Lua 
mostrou que a razão entre o número de átomos do 40Ar (estável) presente e o número de átomos do 
40K (radioativo) é 10,3. Suponha que todos os átomos do argônio foram produzidos pelo decaimento 
dos átomos do potássio e que a meia-vida, para este decaimento foi determinada como 1,25 x 109 
anos. Qual a idade da rocha? 
SOLUÇÃO 
Se Nk0 átomos de potássio estavam presentes no tempo em que a rocha foi formada pela 
solidificação de magma lunar, o número de átomos de potássio remanescentes no tempo da análise 
é: 
Nk = Nk0 e-λ t 
t: idade da rocha 
Para cada átomo de potássio que decai, um átomo de argônio é produzido. Assim, o número 
de átomos de argônio presentes no tempo da análise é: 
NA = Nk0 - Nk 
Não podemos medir o Nk0, mas 
t
k
K e
N
N λ−
=0 1
0
−=
K
K
K
A
N
N
N
N
 
t
K
A e
N
N λ
=+1
 
Agora 
( )
anos9
9
K
A
K
A
1037,4
2ln
1025,1.13,10ln
2ln
1
N
N
ln
1
N
N
ln t =+=


























+
=




















+
=
τ
λ 
ou seja, 4,37 bilhões de anos! 
Medidas menores podem ser feitas em outras amostras de rochas terrestres e lunares, mas 
nenhuma substancialmente maior. Este resultado pode ser tomado como uma boa aproximação para 
a idade do sistema solar. 
6.3.6. EXERCÍCIO SOBRE DATAÇÃO UTILIZANDO MÉTODOS ABSOLUTOS E 
RELATIVOS 
Colocar em ordem cronológica os estratos sedimentares 1, 2, 3 e 4 e definir os intervalos de 
formação das rochas sedimentares utilizando as datações absolutas fornecidas para as rochas 
ígneas. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 17 
 
Figura 9 – Exemplo de ocorrência geológica e datação relativa. 
 
Estrato Idade (milhões de anos) Interpretação 
4 
<34 (mais jovem do que B) 
<30 (mais jovem do que C) 
>20 (mais velha do que D) 
Idade entre 20 e 30 milhões de anos 
3 
<60 (mais jovem do que A) 
>34 (mais velha do que B) 
>30 (mais velha do que C) 
Idade entre 34 e 60 milhões de anos 
2 >60 (mais velha do que A) Idade maior do que 60 milhões de anos 
1 >60 (mais velha do que A) Idade maior do que 60 milhões de anos e mais antiga do que 2 
6.4. ESCALA DO TEMPO GEOLÓGICO 
Mesmo hoje a quantidade real de tempo geológico decorrido, visto que é tremendamente 
grande, significa pouco, sem qualquer base de comparação. Para este fim, têm sido inventados 
numerosos esquemas nos quais, eventos geológicos chaves são localizados proporcionalmente, em 
unidades de comprimento ou tempo atuais, de modo a tornar o tempo geológico um tanto mais 
compreensível. 
Comprimam-se, por exemplo, todos os 4,5 bilhões de anos do tempo geológico em um só ano. 
Nesta escala, as rochas mais antigas reconhecidas datam de março. Os seres vivos apareceram 
inicialmente nos mares em maio. As plantas e animais terrestres surgiram no final de novembro e os 
pântanos, amplamente espalhados que formaram os depósitos de carvão pensilvanianos, 
“floresceram” durante cerca de quatro dias no início de dezembro. Os dinossauros dominaram nos 
meados de dezembro, mas desapareceram no dia 26, mais ou menos na época que as montanhas 
rochosas se elevaram inicialmente. Criaturas humanóides apareceram em algum momento da noite 
de 31 de dezembro, e as recentes capas de gelo continentais começaram a regredir da área dos 
Grandes Lagos e do norte da Europa há cerca de 1 minuto e 15 segundos antes da meia-noite do dia 
31. Roma governou o mundo ocidental por 5 segundos, das 23h: 59mim: 45s até às 23h: 59mim: 50s. 
Colombo descobriu a América 3 segundos antes da meia-noite, e a ciência da geologia nasceu com 
os escritos de James Hutton exatamente há mais que 1 segundo antes do final de nosso 
movimentado ano dos anos. 
Os especialistas interessados na idade total da Terra comumente consideram o princípio 
quando a Terra alcançou sua presentemassa. Provavelmente, este era o mesmo ponto em que a 
crosta sólida da Terra se formou de início, mas não temos rochas que datem deste tempo inicial. Na 
verdade, as evidências atualmente disponíveis sugerem que nenhuma rocha permaneceu do primeiro 
bilhão de anos, mais ou menos, da história da Terra. Antes do princípio, processos cósmicos 
desconhecidos estavam produzindo a matéria, como a conhecemos hoje, para a Terra e para o nosso 
sistema solar. Este intervalo está incluído no tempo cósmico. E o tempo, desde o início da Terra, que 
constitui propriamente o tempo geológico. 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 18 
Tabela 2 – Eras Geológicas. 
Mês Data Eventos Idade em 
milhões de 
anos 
Subdivisão do tempo 
(Ma = milhões de 
anos) 
1 Formação da terra, seguida, até os meados de fevereiro, 
pela estruturação do núcleo, manto e crosta, e formação da 
atmosfera e hidrosfera. Freqüentes impactos meteoríticos, 
alguns gigantescos. 
4.560 – 4.000 Janeiro 
29 Mais antigos materiais terrestres (cristais de zircão), 
preservados como grãos detríticos no conglomerado Jack 
Hills, (W Austrália). 
4.200 – 4.100 
12 - 18 Mais antigas rochas preservadas na terra: o Gnaisse Acasta 
(Canadá). 
4.030 – 3.960 Fevereiro 
 Meados de fevereiro até meados de junho: a tectônica 
global é uma dança frenética de micro placas, movidas pela 
alta produção de calor radiogênico. Crosta siálica 
(continental) é adicionada em profusão como resultado da 
rápida reciclagem e diferenciação magmática. 
4.000 – 2.500 
02, à 
noite. 
Mais antigas evidências de vida? (Material grafitoso em 
rochas metamórficas da Groenlândia). 
3.800 Março 
26 Mais antigos restos incontrovertidos de vida: microfósseis 
procarióticos e estromatólitos (W Austrália e África do Sul). 
3.500 
14 Consolidação final dos primeiros grandes continentes: fecho 
do Eon Arqueano. 
2.500 
EO
N 
AR
QU
EA
N
O
 
Início do Eon Proterozóico 
Fósseis (estromatólitos e microfósseis), granitos e rochas 
carbonáticas tornam-se mais comuns. 
Junho 
 
A tectônica global avança, passando de um regime de micro 
para macroplacas. Até o fim do”Ano-Terra” os continentes 
sofrerão rtepetidas rupturas, colisões e rearranjos. Cadeias 
de montanhas serão erguidas e erodidas enquanto o 
assoalho oceânico se renova, ritmicamente, mais de 10 
vezes, em média uma vez a cada 16 dias (= a cada 200 
milhões de anos). 
2.500 até hoje 
Julho 16 Primeiras evidências de clima glacial em grande escala. 2.100 
 24 Em função de expansão de micróbios fotossintetizadores 
nos mares, a atmosfera se torna oxidante após longo 
período de transição iniciado antes de 14 de junho. 
Depositam-se os maiores depósitos de ferro conhecidos, 
inclusive os do Quadrilátero Ferrífero e da Serra dos 
Carajás. Surgem os primeiros organismos eucarióticos num 
mundo dominado pelos procariontes. 
2.000 
Outubro 12 Após longo período de dominância pelos procariontes, os 
eucariontes microscópicos começam a se 
diversificar(advento da sexualidade?) 
1.000 
Novembro 14, às 
19:12h. 
Mais antigas evidências de animais: impressões de 
invertebrados simples, de “corpo mole”, desprovidos de 
conchas ou carapaças. Conhecidos, coletivamente, como a 
Fauna de Ediacara. 
590 EO
N 
PR
O
TE
R
O
ZÓ
IC
O
 
 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 19 
 
Mês Data Eventos Idade em 
milhões 
de anos 
Subdivisão do tempo 
(Ma = milhões de anos) 
18, às 09:36h. Explosão adaptativa de invertebrados com 
conchas e carapaças, põe fim ao Eon Proterozóico 
e dá início, simultaneamente, ao período 
CAMBRIANO, Era PALEOZÓICA e ao Eon 
FANEROZÓICO. 
545 Período Pré-
CAMBRIANO (545-
495 Ma)18 a 21/11 
25 Plantas não vasculares aparecem nos continentes. 
Os peixes despontam no meio aquático. 
450 ORDOVICIANO 
(495-443 Ma) 21 a 
26/11 
 
28 Plantas vasculares iniciam sua conquista dos 
continentes. 
420 SILURIANO(443-
417 Ma) 26 a 28/11 
1 – 12 Os continentes paleozóicos colidem, agregando-
se, até o fim do Paleozóico, num único 
supercontinente, a Pangea. Formam-se grandes 
cadeias montanhosas, como os Apalaches, os 
Urais, a Pré-Cordilheira Andina. 
390-250 
1 – 3 • Os primeiros vertebrados saem da água 
(anfíbios). (Devoniano Médio) 
• Aparecem as primeiras florestas de plantas 
vasculares primitivas e também as 
primeiras plantas com sementes 
(gimnospermas) (Devoniano Superior). 
380-350 
DEVONIANO (417-
354 Ma) 28/11 a 
02/12 
03 Primeiros répteis. Florestas pantanosas de 
licófitas, esfenófitas e samanbaias fornecem 
material para grandes depósitos de carvão. 
350 CARBONÍFERO 
(354-290 Ma) 
02 a 08/12 
12 A Era Paleozóica se encerra de madrugada com 
as dramáticas extinções (final do Permiano). 
248 PERMIANO 
(290-248 Ma) 
08 a 12/12 
ER
A 
PA
LE
O
ZÓ
IC
A 
12 – 26 Início da Era MEZOZÓICA: o supercontinente 
Pangea começa a se desagregar,dando origem 
aos continentes modernos. 
248-65 
13 Os répteis diversificam-se. Surgem os dinossauros 
e os mamíferos, mas serão os répteis que 
dominarão a Terra durante as próximas duas 
semanas. 
230 
TRIÁSSICO 
(248-206 Ma) 
12 a 15/12 
20 – 31 No processo do desmantelamento do Pangea, a 
América do Sul separa-se da áfrica (limite 
Jurássico-Cretáceo) e migra para a sua posição 
atual, juntamente com os outros continentes. 
140 até hoje JURÁSSICO 
(206-142 Ma) 
15 a 20/12 
22 Surgem as plantas com flores (angiospermas) que 
rapidamente dominam as floras continentais. 
120 
26 Extinção dos dinossauros e muitos outros 
organismos marcam o final da Era Mezozóica. 
65 
CRETÁCEO (142-
65 Ma) 20 a 26/12 E
R
A 
M
EZ
O
ZÓ
IC
A 
26, às 19:12h. Início da Era 
CENOZÓICA: 
domínio dos 
mamíferos, 
angiospermas e 
insetos. 
(Épocas) 
PALEOCENO 
65 
27, às 14:24h EOCENO 55 
29, às 09:36h OLIGOCENO 33 P
AL
EÓ
G
EN
O
 
 
(65
-
24
 
M
a) 
 
26
 
a 
30
/1
2 
30, às 02:24h MIOCENO 24 
31, às 13:55h PLIOCENO 5,3 
31, às 19:12h Os primeiros membros do nosso gênero (Homo) 
aparecem na África. 
02 
NÉ
O
-
G
EN
O
 
 
(24
-
1,
8 
M
a) 
30
 
a 
31
/1
2 
TE
RC
IÁ
RI
O
 
(65
-
1,
8 
M
a) 
26
 
a 
31
/1
2 
31, às 20:38h PLEISTOCENO 1,8 
31, às 
23:58:50h 
HOLOCENO ou RECENTE 10.000 anos 
até hoje 
31, às 
23:59:57h 
Cabral chega ao Brasil 500 anos 
Dezembro 
31, às 
23:59:59h 
Brasil república, primeira guerra mundial, lâmpada 
elétrica, automóvel, avião, hambúrguer, televisão, 
penicilina, código genético, satélite artificial, 
computador, celular, buracos negros, homens na 
Lua, paz mundial? Erradicação da fome? Nascem 
seis bilhões de pessoas, inclusive todos nós. 
120 anos 
QUATERNÁRIO 
(1,8 Ma – hoje) ER
A 
CE
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O
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IC
A 
EO
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FA
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ER
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IC
O
 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 20 
7. EVOLUÇÃO DA CROSTA 
De acordo com o modelo apresentado por Harry Hess no início da década de 60, estruturas do 
fundo oceânico estariam relacionadas a processos de convecção no interior da Terra. Tais processos 
seriam originados pelo alto fluxo de calor emanado da dorsal meso-oceânica, que provocaria a 
ascensão de material do manto devido ao aumento de temperatura que o tornaria menos denso. Esse 
material ao atingir a superfície se movimentaria lateralmente e o fundo oceânico se afastaria da 
dorsal. A continuidade desse processo produziria a expansão do assoalho oceânico. A deriva 
continental e a expansão do fundo oceânico seriam assim uma conseqüência das correntes de 
convecção. Com a continuidade do processo de geração da crosta oceânica em algum outro local 
deveria haver consumo ou destruiçãodessa crosta, caso contrário a Terra estaria em expansão. A 
destruição da crosta oceânica mais antiga ocorreria nas chamadas zonas de subducção, que seriam 
locais onde a crosta oceânica mais densa mergulharia para o interior da Terra até atingir condições 
de temperatura e pressão para sofrer fusão e ser incorporada novamente ao manto. 
 
Figura 10 – Esquema da geração de assoalho oceânico. 
Fonte TEIXEIRA et al, 2000. 
 
Figura 11 – Zona de encontro de placas com a subducção da placa oceânica sob a placa continental. 
Fonte TEIXEIRA et al, 2000. 
 
 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 21 
Na Figura 12 está apresentada a distribuição geográfica das placas tectônicas na Terra. Os 
números representam as velocidades em cm/ano entre as placas, e as setas, os sentidos do 
movimento. 
 
Figura 12 – Distribuição geográfica das placas tectônicas na Terra. 
Fonte TEIXEIRA et al, 2000. 
As características das crostas oceânicas e continentais são muito distintas, principalmente no 
que diz respeito à composição litológica e química, morfologia, estruturas, idades espessuras e 
dinâmica. 
7.1. TIPOS DE LIMITE ENTRE PLACAS LITOSFÉRICAS 
Limites divergentes: marcados pelas dorsais meso-oceânicas, onde as placas tectônicas 
afastam-se uma da outra, com a formação de nova crosta oceânica. 
Limites convergentes: onde as placas tectônicas colidem, com a mais densa mergulhando sob 
a outra gerando uma zona de intenso magmatismo a partir de processos de fusão parcial da crosta 
que mergulhou. Nesses limites ocorrem as fossas e províncias vulcânicas, a exemplo da Placa 
Pacífica. 
Limites conservativos: onde as placas tectônicas deslizam lateralmente uma em relação à 
outra, sem destruição ou geração de crostas, ao longo de fraturas denominadas falhas 
transformantes. 
 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 22 
Mineralogia - Estudo dos Minerais 
1. DEFINIÇÃO. 
Mineral: é uma substância sólida de ocorrência natural na forma elementar ou de composição 
química inorgânica definida e estrutura atômica característica. 
A mineralogia é o ramo da ciência geológica que estuda os diversos tipos minerais e suas 
propriedades, as quais são determinadas por características físicas (dureza, clivagem, traço, etc), 
óticas (brilho, cor) e químicas (composição). 
Os minerais se formam por cristalização, a partir dos líquidos magmáticos ou soluções termais, 
pela recristalização em estado sólido ou ainda como produto de reações químicas entre sólidos e 
líquidos. A composição química e as propriedades cristalográficas bem definidas do mineral fazem 
com que ele seja único dentro do reino mineral, recebendo um nome característico. Cada tipo de 
mineral constitui uma espécie mineral. 
2. MINERALOGIA - CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
Minerais constituem fases sólidas e são formados por átomos localizados sistematicamente e 
organizados tridimensionalmente. 
Características importantes: Composição Química e Estrutura Cristalina. 
Estrutura cristalina: é o arranjo atômico de um mineral. 
Substâncias cristalinas: todas as substâncias químicas que possuem estrutura atômica 
ordenada e regular. 
Substância amorfa: substância que não possui estrutura atômica ordenada e regular também 
chamado de mineralóide (ex. vidro vulcânico, âmbar, carvão, opala…). 
Alguns poucos minerais têm uma composição química muito simples dada por átomos de um 
mesmo elemento químico (carbono – diamante e grafite,enxofre-enxofre, ouro-ouro,cobre-cobre) 
também chamados de elementos nativos. Porém em sua grande maioria os minerais são formados 
por compostos químicos que resultam da associação de diferentes elementos químicos. 
Quanto à definição de cristalizado, significa que o mineral possui um arranjo atômico interno 
tridimensional. 
Cristal é um mineral que ocorre na forma de poliedro limitado por faces planas. Devido a ação 
de forças inter-atômicas, possui uma ordenação estrutural de seus elementos e, por isso, manifesta 
uma forma poliédrica. 
Cristalografia é a ciência que estuda os cristais. 
Sempre que a cristalização se der em condições geológicas ideais, a estrutura atômica de um 
mineral se apresenta com uma forma geométrica externa, com o aparecimento de faces arestas e 
vértices naturais. Nessa situação a amostra do mineral será chamada também de cristal. 
Os átomos constituintes de um mineral encontram-se portanto, distribuídos ordenadamente, 
formando uma rede tridimensional (retículo cristalino), gerada pela repetição de uma unidade atômica 
ou iônica fundamental que possui as propriedades físico-químicas do mineral completo. Essa unidade 
que se repete é a cela unitária. O conjunto que vai servir de base para a construção do retículo 
cristalino. 
O termo rocha é usado para descrever uma associação de minerais que por motivos 
geológicos distintos, apresenta-se intimamente unido. Embora coesa, e muitas vezes “dura” a rocha 
em geral não é homogênea. Ela não tem a continuidade física de um mineral e, portanto pode ser 
subdividida em todos os seus minerais constituintes. 
Já o termo minério é utilizado apenas quando o mineral ou a rocha apresentar importância 
econômica. 
3. MINERAIS E SUA QUÍMICA 
Alguns poucos minerais têm uma composição química muito simples dada por átomos do 
mesmo elemento químico. Ex. diamante, ouro, enxofre, grafite. Porém, a grande maioria dos minerais 
Geologia de Engenharia I 
Rodrigo Peroni 23 
é constituída por compostos químicos que resultam da combinação de diferentes elementos 
químicos, podendo variar sua composição dentro de limites definidos. 
Importância: já que os minerais são substâncias químicas com estruturas cristalinas (arranjos 
atômicos), é necessário conhecer a estrutura do átomo a fim de entender os fatores que governam as 
propriedades dos minerais. Um átomo é a menor partícula que retém todas as propriedades de um 
elemento químico. 
Átomo: prótons + nêutrons + elétrons 
Íon: átomo carregado positivamente (cátion) ou negativamente (ânion). 
Composto químico: forma-se a partir da combinação de um ou mais cátions com um ou mais 
ânions, ex. NaCl (halita), CaF2 (fluorita). 
3.1. LIGAÇÕES ATÔMICAS NOS MINERAIS 
As forças que ligam entre si as partículas componentes dos sólidos cristalinos são de natureza 
elétrica. A espécie e a intensidade dessas forças são de grande importância na determinação das 
propriedades físicas e químicas dos minerais. A dureza, a clivagem, a fusibilidade, a condutibilidade 
elétrica e térmica e o coeficiente de expansão térmica estão diretamente relacionados com a natureza 
das forças de ligação. Em geral, quanto mais forte a ligação, tanto mais duro o cristal, tanto mais alto 
seu ponto de fusão e tanto menor seu coeficiente de expansão térmica. 
Os átomos que constituem os minerais se mantêm unidos em uma estrutura cristalina por meio 
de ligações atômicas. Basicamente resumidas em quatro tipos principais de ligação: 
Ligação iônica (metal com não metal): Comparando-se a atividade química dos elementos com 
a configuração de suas camadas exteriores de elétrons, chega-se à conclusão que todos os átomos 
têm forte tendência de completar uma configuração estável da camada exterior. O resultado da 
atração mútua entre cátions e ânions, é a formação de compostos estáveis. ex. NaCl (Na tende a 
perder elétrons e se tornar cátion enquanto o Cl tende a captar elétrons e se tornar ânion). 
Ligação covalente (não metal com não metal): resulta da ligação, compartilhamento, de 
elétrons entre núcleos positivos. Essa ligação é a mais forte das ligações químicas, os minerais assim 
ligados caracterizam-se por insolubilidade geral, grande estabilidade e pontos de fusão e de ebulição 
muito altos. (ex. diamante cada átomo de C tem 4 elétrons na camada de valência que são 
compartilhados com 4 átomos adjacentes formando uma estrutura extremamente resistente em